Raspberry Pi 3B+でモータの回転方向・回転速度を制御するプログラムの作成する．
ここではモータドライバとしてTA7291Pを使用する．本当はPWMを使うには向いていなさそう．．．またPWMによるモータの回転速度を制御する方法は，TA7291PのIN1, IN2にPWMを使用する方法(メジャー)とVrefにPWMを使用する方法がある．
- INにPWMを使う場合
- メリット
- Vrefに加える電圧(実質モータにかける電圧)を自由に選べる
- デメリット
- CW(時計回り)ではIN1にPWM信号を，CCW(反時計回り)ではIN2にPWM信号を与えなければならない．よって一つのモータに対して二つのPWM信号生成器が必要
- メリット
- VrefにPWMを使う場合
- メリットとデメリットが逆
準備
回路の準備
とりあえず適当に．OUT1, OUT2をモータに接続し，Vref, IN1, IN2をraspberry piのgpio 18, 23, 24に接続する．
ROS2プログラミング
作成物:github
ワークスペース名
- pi_motor_control
ワークスペース以下のパッケージ名
- pi_motor_control_msgs
- このプロジェクトで使用するメッセージ用パッケージ
- pi_motor_control_nodes
- モータを制御するserviceを提供するnode用パッケージ
- pi_motor_control_tests
- nodeを実行するためのターゲット用パッケージ
概要
PiMotorControlNode::handleService_がモータ制御する部分．
gpioWriteでIN1とIN2を操作し，CW, CCWの制御を行っている．
注意点としては，回転方向を変える場合，一旦モータをSTOPにして100μ秒待ってから動かすこととある(TA7291Pのデータシートp.10より)
| IN1 | IN2 | OUT1 | OUT2 | 備考 |
|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 切断 | 切断 | STOP |
| 1 | 0 | 1 | 0 | CW |
| 0 | 1 | 0 | 1 | CCW |
| 1 | 1 | 1 | 1 | brake |
細々とした説明
Serviceメッセージ
モータ番号とそのモータへの指令を渡すと成功か否かを返す．
一度に複数のモータに指令を送れるように配列になっている．
モータへの指令は-1.0(CCW)～1.0(CW)とする．
モータへの指令からPWM信号への変換
モータへの信号は-1.0～1.0としている．
一方でPWMの信号はpigpioのgpioHardwarePWMを使用しているので0～1000000(1M)である．
回転方向はモータへの指令値から判定し，IN1とIN2の値を設定している．
回転速度はモータへの指令値の絶対値をPWM信号へ変換している．
Raspberry Piのgpio pinの出力は3.3Vである．一方，今回使用しているモータはタミヤの130タイプモータで適正電圧は1.5V～3.0Vっぽい．よってモータへの最大出力3.0Vを表すPWM信号のduty比は以下のようになる．
1000000 * 3.0 / 3.3 ≒ 909090
この辺りの処理をPiMotorControlNode::convMotorCommand関数に任せている．
ビルド・実行
ビルド
Raspberry Pi上でビルド．クロスコンパイルが面倒なので．
ワークスペースのディレクトリに移動
$ colcon build --symlink-install
実行
Raspberry Pi上のターミナル二つで以下を実行．
$ sudo -i
ワークスペースに移動
# . install/setup.bash
# ros2 run pi_motor_control_nodes pi_motor_control_node __params:=pi_motor_control_nodes/yaml/pi_motor_control_node.yaml
pigpioはハードウェアを制御するためにsudo権限が必要となるのでsudo -iを行っている．
もしROS_DOMAIN_IDを使っているなら，sudoの後に設定し直すか/root/.bashrcにて設定する必要がある．
$ . install/setup.bash
$ ros2 service call /pi_motor_control_node pi_motor_control_msgs/srv/MotorCommands "{target_motors: [0], motor_commands: [0.2]}"
$ ros2 service call /pi_motor_control_node pi_motor_control_msgs/srv/MotorCommands "{target_motors: [0], motor_commands: [-0.2]}"
$ ros2 service call /pi_motor_control_node pi_motor_control_msgs/srv/MotorCommands "{target_motors: [0], motor_commands: [0.0]}"
nodeへの指令は，とりあえずの方法としてコマンドで渡す．最初にCWの方向に20%(0.2)，CCWの方向に20%(-0.2)，最後に停止(0.0)としている．
実行結果
ROS2とRaspberry Pi 3B+でモータ制御 https://t.co/klRYjmXfOD @YouTubeさんから
— くら けん (@nek009) August 29, 2019
参考
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craftな毎日
- PWMによるモータ制御としてはTB6549シリーズがよい？
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トラ技 実践講座 小型モータの選定と制御技術 第8回 モータのスペック変更への対応 ～モータの応答性能を調べるテクニックも解説～
- PWMによるモータ制御としてはTB6549シリーズがよい？
- ロボコン用電子部品メモとリンク
- Ｈ８マイコンによるコントローラ（部品選定）